物理学家通过微小质量纠缠实验检验引力的量子属性

探究引力是否具备量子特性，是现代物理学中一个核心且悬而未决的重大难题，因为引力是四大基本力中唯一尚未被成功纳入量子力学框架的相互作用。电磁力、强相互作用和弱相互作用均已能被量子场论精确描述，而引力则由阿尔伯特·爱因斯坦的广义相对论视作时空曲率的经典现象。物理学界已尝试逾一个世纪来构建一个自洽的量子引力理论，迄今未获圆满成功，但当前的研究焦点已转向通过实验手段搜寻引力量子现象的蛛丝马迹。

一个极具前景的实验路径，其理论基础可追溯至理查德·费曼在1957年提出的构想，即检验引力是否能够在两个极微小质量之间诱导出量子纠缠现象。如果实验证实这种纠缠的存在，将强有力地指向引力本质上是量子的，从而驱动着全球的实验努力。例如，维也纳的研究团队正计划利用激光技术，将尺寸约为150纳米的微小玻璃珠冷却至量子力学波包的状态，以期实现这一关键测试。此外，基于卡文迪许实验原理的另一类实验，则致力于测量极小物体间的引力相互作用，部分研究小组的目标对象质量低至微克级别。

这些前沿实验的执行难度极高，要求在近乎完美的真空环境中，并完全屏蔽所有外界干扰，因为即便是单个分子也可能破坏敏感的量子态或潜在的纠缠关联。值得注意的是，近期理论进展提出，在特定条件下，即便是纯粹的经典引力也可能在质量体之间引发某种形式的纠缠，这无疑为实验结果的解读带来了额外的复杂性。伦敦大学皇家霍洛威学院的理查德·豪尔与约瑟夫·阿齐兹在2025年10月发表于《自然》的研究中，通过将物质的量子场论与经典引力结合，证明了经典引力理论在物理局域过程中也能产生量子纠缠，这与传统上认为经典引力仅通过局域操作与经典通信运作的观点相悖。

这种经典引力诱导的纠缠效应，其标度律与量子引力理论的预测存在差异，这为实验提供了区分两种理论情景的参数信息，尽管它使得寻找引力量子化的明确实验特征的道路变得更加曲折。与此同时，理论物理研究仍在持续推进，例如，2026年5月24日至29日将在中国杭州举行的“Loops'26”国际量子引力会议，将汇集众多专家，共同探讨圈量子引力等领域的最新进展，这些理论工作或许能为暗能量等现象提供新的洞见。

总而言之，将广义相对论与量子力学进行统一，仍然是构建对宇宙基本作用力全面理解的中心目标，这一探索在2026年持续成为全球科学界密集研究的主题。芬兰阿尔托大学的研究人员在2025年5月发表于《物理学进展报告》的成果，提出了一种与粒子物理学标准模型兼容的新量子引力理论，该理论利用重整化技术，为理解宇宙起源等极端物理现象开辟了新的理论路径，尽管其高阶项的可重正化性仍需进一步验证。这些理论和实验的交织推进，体现了物理学界在探索宇宙终极规律上的不懈努力，正如费曼在1957年教堂山会议上所强调的，物理理论在各个尺度上必须保持一致性。